靜壓開口混凝土管樁施工效應(yīng)試驗(yàn)及理論研究.pdf

1、靜壓開口混凝土管樁的施工效應(yīng)包括土塞效應(yīng)、擠土效應(yīng)、承載力時(shí)間效應(yīng)和殘余應(yīng)力四部分。它們彼此相互影響共同制約樁的承載力性狀。本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)足尺試驗(yàn)、室內(nèi)物理力學(xué)試驗(yàn),統(tǒng)計(jì)分析和理論建模解析計(jì)算,系統(tǒng)揭示了施工效應(yīng)中各個(gè)方面對(duì)靜壓開口混凝土管樁受力特性的影響規(guī)律。本文的主要工作及創(chuàng)新成果如下:
　　 土塞效應(yīng)是指擠入樁孔內(nèi)的土柱對(duì)樁-土體系的影響。本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和室內(nèi)土工試驗(yàn),獲得了不同土層中土塞的物理力學(xué)特性、分層特征及發(fā)展規(guī)律

2、,建立了土塞端阻與土塞增長(zhǎng)率的線性表達(dá)式；發(fā)現(xiàn)樁端以上4～5倍樁徑范圍內(nèi)土塞的物理力學(xué)指標(biāo)優(yōu)于原狀土,樁端處土塞的靜力觸探錐尖阻力高于原狀土67％。基于土塞效應(yīng),首次建立并解答了開口混凝土管樁“樁中樁”荷載傳遞解析模型.研究表明土塞摩擦力的發(fā)揮主要集中在樁端以上2倍樁內(nèi)徑范圍內(nèi),樁端處的土塞摩阻力為樁壁外側(cè)摩阻力的3.4倍。同時(shí),本文提出了更適用于開口混凝土管樁的基于靜力觸探試驗(yàn)的承載力設(shè)計(jì)方法-ZJU設(shè)計(jì)法。
　　 擠土效應(yīng)是

3、指沉樁擠土對(duì)樁-土體系的影響。本文在粉土地基中進(jìn)行了開口管樁的擠土效應(yīng)試驗(yàn),揭示了沉樁過(guò)程及靜置期內(nèi)樁周土體的應(yīng)力、孔隙水壓力和位移的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)單樁壓入對(duì)周圍土體的影響范圍約為15倍樁徑?；谠囼?yàn)結(jié)果,建立了開口管樁擠土效應(yīng)解析計(jì)算模型,將樁體的壓入過(guò)程模擬為半無(wú)限體中一系列球孔的擴(kuò)張?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)表明黏性土中管樁的擠土效應(yīng)導(dǎo)致群樁中單樁的承載力降低35％～75％,并討論了擠土效應(yīng)的防治措施。通過(guò)自制的恒剛度剪切試驗(yàn),揭示了樁側(cè)摩阻力隨

4、剪切循環(huán)的指數(shù)型退化規(guī)律。
　　 時(shí)間效應(yīng)是指管樁沉樁后承載力隨休止時(shí)間的提高。本文提出了承載力三階段增長(zhǎng)理論模型,并建立了基于固結(jié)理論的承載力時(shí)效解析計(jì)算模型。計(jì)算表明,完全非閉塞的摩擦型開口管樁承載力隨時(shí)間的相對(duì)增長(zhǎng)速度高出閉口樁約10％。采用隔時(shí)復(fù)壓試驗(yàn)和靜載荷試驗(yàn)揭示了開口管樁的時(shí)效性規(guī)律,發(fā)現(xiàn)基樁承載力隨時(shí)間呈對(duì)數(shù)型增長(zhǎng),每時(shí)間對(duì)數(shù)循環(huán)的增幅處于15％～29％范圍。利用時(shí)效性的有益影響,提出了基于隔時(shí)復(fù)壓試驗(yàn)的靜壓樁承

5、載力優(yōu)化方法。
　　 殘余應(yīng)力是指沉樁后由于樁身壓縮不能完全恢復(fù)而殘留于樁內(nèi)的應(yīng)力。本文利用光纖傳感技術(shù)對(duì)開口管樁的殘余應(yīng)力展開足尺試驗(yàn)研究,建立了殘余應(yīng)力與沉樁過(guò)程的關(guān)系.根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,實(shí)現(xiàn)了基于能量守恒的殘余應(yīng)力模擬計(jì)算解答,揭示了樁土參數(shù)和沉樁方式對(duì)殘余應(yīng)力的影響規(guī)律。研究表明,忽略殘余應(yīng)力將高估中性點(diǎn)以上摩阻力,而低估中性點(diǎn)以下摩阻力及樁端阻力。
　　 開口管樁施工效應(yīng)的系統(tǒng)研究表明,土塞效應(yīng)、擠土效應(yīng)、承載力時(shí)